CN101051871A - 一种基于asf(td)测量数据获取asf(toa)数据的方法 - Google Patents

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周丽丽
余宁梅
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Abstract

本发明为一种基于ASF(TD)测量数据获取ASF(TOA)数据的方法，首先测量得到沿海上相隔一定距离的航线长波导航台间的ASF(TD)修正量；再选择航线上已知某个发射台ASF(TOA)的点为参考点，根据ASF(TOA)和ASF(TD)间的关系，得到其它台在该参考点的ASF(TOA)，继而得到各台站与参考点相连的射线上，远离海岸效应影响区的所有海域对应台站的ASF(TOA)修正量，根据上述射线与其它测量航线交点处的ASF(TD)，得到这些交点处其它发射台的ASF(TOA)，把该交点与其它台站相连，得到这些射线与其它航线间更多的交点，以及由此而来的更多射线，重复上述方法，即可依次确定这些射线上的区域ASF(TOA)修正量。本发明方法减少了ASF(TOA)修正数据测量的复杂度和工作量。

Description

一种基于ASF(TD)测量数据获取ASF(TOA)数据的方法
技术领域
本发明属于电波传播测量技术领域，涉及一种海上长波传播时延修正量的测量方法，具体涉及一种采用ASF(TD)测量数据，获得大范围、大区域ASF(TOA)数据的方法。
背景技术
长波信号具有覆盖范围大、全天候、成本低、抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、用户量无限等突出优点，常用于无线电导航定位系统和授时系统，但其传播时延与传播路径上的地形、地物、大气环境等因素有关，存在较大的预测误差，限制了长波导航定位系统及授时系统的精度。为了提高长波的导航定位和授时系统精度，需要在整个长波覆盖区域对电波传播时延进行修正，建立电波传播时延修正数据库。
以电波在海水中的传播速度为参考，把电波沿实际路径的传播时延与其在相同距离海水中的传播延时之差称为附加二次相位因子ASF(AdditionalSecondary Phase Factor)。ASF修正量可分为两种，一种是基于到达时刻TOA(Time Of Arrival)测量的传播时延修正量ASF(TOA)，该方法通过测量长波信号的发射时刻和接收时刻得到传播时延，进而得到ASF(TOA)。另一种是基于主副台的传播时差TD(Time Difference)测量的传播时延修正量ASF(TD)，该方法通过测量主台和副台发射信号到达接收机的时间之差，进而得到时差修正量ASF(TD)。
两种测量方法都需要用到发射台和接收点的坐标位置。基于到达时刻的传播时延修正量测量，需要用到统一的时间基准，以获得在同一时间基准下的发射时刻和接收时刻，测量设备多，测量方法复杂，而基于时差的传播时延修正量是通过测量主副台信号的到达时差信息得到的，当两个发射台时钟严格同步时，接收机端可以不用考虑时间的统一问题，因此测量设备少、测量方法简单。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ASF(TD)测量数据获取ASF(TOA)数据的方法，从而减少了ASF(TOA)修正数据测量的复杂度和工作量。
本发明所采用的技术方案是，一种基于ASF(TD)测量数据获取ASF(TOA)数据的方法，利用台站间的ASF(TD)测量值及一个ASF(TOA)参考值，来获得所有台站的区域ASF(TOA)修正量，该方法按以下步骤进行：
步骤1，测量得到沿海上至少两条相隔一定距离的航线长波导航台链间的ASF(TD)修正量；
步骤2，选择一个测量航线上已知某个发射台ASF(TOA)的点为参考点；
步骤3，获取航线上所有台站的ASF(TOA)修正量
将步骤1、步骤2得到的长波导航台链间的ASF(TD)修正量和参考点的ASF(TOA)代入下列公式，得到其它台站在该参考点的ASF(TOA)，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX
其中，ASF(TOA)X为X台站在该参考点的ASF(TOA)，ASF(TD)MX为X台与M台站间时差修正量，ASF(TOA)M为M台在参考点的ASF(TOA)，EDMX为X发射台的发射时刻与M台发射时刻之差，由测量系统给定；
根据其它台站在参考点的ASF(TOA)，确定各台站与参考点相连的射线上，距海岸线远离海岸效应影响区的所有海域对应台站的ASF(TOA)修正量；
由上述射线与其它测量航线交点处的ASF(TD)，得到这些交点处其它发射台的ASF(TOA)，把该交点与其它台站相连，得到这些射线与其它航线间更多的交点，以及由此而来的更多射线，重复上述方法，即可依次确定这些射线上的发射信号的区域ASF(TOA)修正量。
本发明的特点在于利用台站的少量航线的ASF(TD)测量值，及一个ASF(TOA)参考值，获得所有台站的ASF(TOA)修正量，减少了ASF(TOA)修正数据测量的复杂度和工作量，得到的长波传播修正量可用于30kHz～30MHz频率范围的电波传播时延修正。
附图说明
图1为从ASF(TD)测量值获取ASF(TOA)的原理示意图；
图2为M、X、Y三台ASF(TOA)数据覆盖区域示意图。
其中，M、X、Y分别为三个长波发射台站，A1B1为一条测量航线，A2B2为另外一条测量航线，HL为海岸线，O为参考点，1为MO射线与A1B1航线的交点，2为XO射线与A1B1航线的交点，3为X1射线与A2B2航线的交点，4为Y1射线与A2B2航线的交点，5为Y1射线与A1B1航线的交点。图2中M台ASF(TOA)修正数据覆盖区域为M8和M9射线围成的距海岸线一定距离的海上扇形区，X台ASF(TOA)修正数据覆盖区域为X8和X9射线围成的距海岸线一定距离的海上扇形区，Y台ASF(TOA)修正数据覆盖区域为Y8和Y9射线围成的距海岸线一定距离的海上扇形区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
本发明的测量方法按以下步骤进行：
步骤1，沿海上两条(或多条)相隔一定距离的航线进行某长波导航台链的ASF(TD)测量，设该台链主台记为M，两个副台分别记为X和Y，测得的两个副台与主台间信号的时差修正量ASF(TD)分别记为：ASF(TD)MX和ASF(TD)MY。
步骤2，参考点ASF(TOA)的确定。取航线上已知某个发射台ASF(TOA)的点为参考点，若没有已知ASF(TOA)的点，可选择一点进行ASF(TOA)的测量或理论预测。
步骤3，航线上所有台站ASF(TOA)修正量的获取。
由ASF(TOA)和ASF(TD)间的关系可知，当已知某一点一个台站的ASF(TOA)时，可通过该点多个ASF(TD)的测量值获取其它台站在该点的ASF(TOA)。
由于ASF(TOA)是指电波沿传播路径的传播时延相对于纯海水路径的附加量，因此当实际传播路径上的海水路径增加时，ASF(TOA)修正量基本保持不变，所以，若某个发射台在海上某点的ASF(TOA)已知，则该台与该点相连的射线上，距海岸线一定距离外(远离海岸效应影响区)的所有海域的ASF(TOA)修正量均为该已知量。
基于以上两点，从第2步确定的参考点处某台站的ASF(TOA)出发，结合该点的ASF(TD)测量值，可确定参考点处其它台站的ASF(TOA)，进而其它台站与该参考点相连的射线上对应台站的ASF(TOA)也相应确定，结合这些射线与其它测量航线交点处ASF(TD)的测量值，又可得到这些交点处其它发射台的ASF(TOA)，把该交点与其它台站相连，可以得到这些射线与其它航线间更多的交点，以及因此而来的更多射线，采用上述方法，则可依次确定这些射线上的发射信号的ASF(TOA)修正量。
下面以两条测量航线的情况为例，具体描述ASF(TOA)的获取方法。
实施例
通过ASF(TD)测量，建立罗兰C系统海上ASF(TOA)修正量数据库。
罗兰C导航系统是一种100kHz的低频无线电导航系统，传统的罗兰C系统是采用基于时差测量的双曲线定位方法，一般由三个发射台组成一个台链，其中一个为主台(记为M台)，两个为副台(分别记为X台和Y台)，接收机通过测量主副台信号的到达时差TD1和TD2进行二维定位。建立ASF(TD)或ASF(TOA)修正数据库是提高罗兰C导航定位精度的重要途径。
采用本发明方法获得M、X和Y台的ASF(TOA)修正量的步骤如下：
步骤1，沿海上两条相隔一定距离的航线进行某长波导航台链的ASF(TD)测量，设该台链主台记为M，两个副台分别记为X和Y，测得的两个副台与主台间信号的时差修正量ASF(TD)分别记为：ASF(TD)MX和ASF(TD)MY。
步骤2，取航线上已知某个发射台ASF(TOA)的点为参考点，若没有已知ASF(TOA)的点，可选择一点进行ASF(TOA)的测量或理论预测，以测量或理论预测值为该参考点的ASF(TOA)。
步骤3，航线上所有台站ASF(TOA)修正量的获取。
如图1所示，M台为主台，X和Y分别为两个副台，A1B1和A2B2为两条航线。设参考点位于A2B2航线上的O点，已知M台在该点的ASF(TOA)为：ASF(TOA)MO，则射线MO上所有海域M台的ASF(TOA)均为ASF(TOA)MO。设MO射线与A1B1航线的交点为1，X台与O点和1点相连的射线分别记为XO和X1，Y台与O点和1点相连的射线分别记为YO和Y1，M台分别与X、Y台在O点和1点的ASF(TD)测量值分别记为：ASF(TD)MXO、ASF(TD)MX1、ASF(TD)MYO和ASF(TD)MY1。
按如下公式可分别计算出XO和X1射线上X台的ASF(TOA)修正量及YO和Y1射线上Y台的ASF(TOA)修正量：
ASF(TOA)XO＝ASF(TD)MXO+ASF(TOA)MO-EDMX                (1)
ASF(TOA)X1＝ASF(TD)MX1+ASF(TOA)MO-EDMX                (2)
ASF(TOA)YO＝ASF(TD)MYO+ASF(TOA)MO-EDMY                (3)
ASF(TOA)Y1＝ASF(TD)MY1+ASF(TOA)MO-EDMY                (4)
其中EDMX和EDMY分别为X台和Y台的发射时刻与M台发射时刻之差，由罗兰C导航系统发布。
XO、YO射线分别和A1B1航线相交于2点、5点，X1、Y1射线分别和A2B2航线相交于3点、4点，由于2点和3点X台的ASF(TOA)已知(分别为：ASF(TOA)MO和ASF(TOA)X1)，4点和5点Y台的ASF(TOA)已知(分别为：ASF(TOA)Y1和ASF(TOA)YO)，四个点X副台与M主台间的ASF(TD)的测量值分别为：ASF(TD)MX2、ASF(TD)MX3、ASF(TD)MX4、ASF(TD)MX5；Y副台与M主台间的ASF(TD)的测量值分别为：ASF(TD)MY2、ASF(TD)MY3、ASF(TD)MY4、ASF(TD)MY5；
因此可由下面各式可得到M2、M3、M4和M5射线上海水区域M台的ASF(TOA)修正量：
ASF(TOA)M2＝ASF(TOA)XO-ASF(TD)MX2+EDMX
ASF(TOA)M3＝ASF(TOA)X1-ASF(TD)MX3+EDMX
ASF(TOA)M4＝ASF(TOA)Y1-ASF(TD)MY4+EDMY
ASF(TOA)M5＝ASF(TOA)YO-ASF(TD)MY5+EDMY
进而可以得到Y2和Y3射线上Y台的ASF(TOA)及X4和X5射线上X台的ASF(TOA)。
ASF(TOA)Y2＝ASF(TD)MY2+ASF(TOA)M2-EDMY
ASF(TOA)Y3＝ASF(TD)MY3+ASF(TOA)M3-EDMY
ASF(TOA)X4＝ASF(TD)MX4+ASF(TOA)M4-EDMX
ASF(TOA)X5＝ASF(TD)MX5+ASF(TOA)M5-EDMX
M2、M3、M4、M5、X4、X5、Y3、Y2射线均会与另外一条航线相交，通过这些交点，可以确定这些点对应传播路径上M、X和Y台的海上ASF(TOA)修正量。
依此类推，通过该方法可确定三个发射台更多传播路径上的ASF(TOA)修正量。
由本实施例中图1各台站的位置及具体航线，可得图2所示的ASF(TOA)修正数据库覆盖区域为M8和M9射线围成的海上扇形区，X台ASF(TOA)修正数据库覆盖区域为X8和X9射线围成的海上扇形区，Y台ASF(TOA)修正数据库覆盖区域为Y8和Y9射线围成的海上扇形区。
由于每一条电波传播路径上的ASF(TOA)值在的海域(远离海岸效应影响区)为一常数，航线上每一点ASF(TOA)的测量值可推广到该电波传播路径(除海岸效应影响区)的整个海域上。通过步骤3，我们可以建立由发射站到航线上的很多已知ASF(TOA)修正量的射线，采用插值的方法，可以得到三个台站一定海域的ASF(TOA)修正数据库。
采用本发明的方法测量的传播时延修正数据可用于改善基于时差和基于到达时刻的罗兰C接收机的导航定位精度，同时可用于长波授时系统的传播时延修正。所得到的长波传播修正量可用于30kHz～30MHz频率范围的电波传播时延修正。

Claims (1)

1.一种基于ASF(TD)测量数据获取ASF(TOA)数据的方法，利用台站间的ASF(TD)测量值及一个ASF(TOA)参考值，来获得所有台站的区域ASF(TOA)修正量，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
步骤1，测量得到沿海上至少两条相隔一定距离的航线长波导航台链间的ASF(TD)修正量；
步骤2，选择一个测量航线上已知某个发射台ASF(TOA)的点为参考点；
步骤3，获取航线上所有台站的ASF(TOA)修正量
将步骤1、步骤2得到的长波导航台链间的ASF(TD)修正量和参考点的ASF(TOA)代入下列公式，得到其它台站在该参考点的ASF(TOA)，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX
其中，ASF(TOA)X为X台站在该参考点的ASF(TOA)，ASF(TD)MX为X台与M台站间时差修正量，ASF(TOA)M为M台在参考点的ASF(TOA)，EDMX为X发射台的发射时刻与M台发射时刻之差，由测量系统给定；
根据其它台站在参考点的ASF(TOA)，确定各台站与参考点相连的射线上，距海岸线远离海岸效应影响区的所有海域对应台站的ASF(TOA)修正量；
由上述射线与其它测量航线交点处的ASF(TD)，得到这些交点处其它发射台的ASF(TOA)，把该交点与其它台站相连，得到这些射线与其它航线间更多的交点，以及由此而来的更多射线，重复上述方法，即可依次确定这些射线上的发射信号的区域ASF(TOA)修正量。
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